[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Messen von Licht
mit mehreren Sensorelementen, wobei ein Sensorelement zum Messen des Lichts in der
Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs und ein Sensorelement zum Messen des Lichts in der
Umgebung des Kraftfahrzeugs geeignet ist.
STAND DER TECHNIK
[0002] Ein derartiger Sensor ist aus der Patentschrift DE 196 30 216 C2 bekannt. Diese Druckschrift
offenbart eine fahrsituationsabhängige Lichtsteuerung. Mit der fahrsituationsabhängigen
Lichtsteuerung, die oftmals unter dem Begriff "Regen-Licht-Sensor" bekannt ist, kann
die Beleuchtungsanlage eines Kraftfahrzeugs so gesteuert werden, dass es ab einem
gewissen Grad der Dunkelheit das Fahrlicht des Kraftfahrzeugs eingeschaltet wird.
Eine manuelle Betätigung des Lichtschalters für das Fahrlicht durch den Fahrer des
Kraftfahrzeugs ist damit nicht mehr notwendig.
[0003] Ferner ist aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 689 10 025 T2
eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Messen von Licht bekannt, mit welcher der
Flächenwinkel und der Höhenwinkel der Sonne gemessen werden kann. Je nach Größe des
Flächenwinkels bzw. Höhenwinkels der Sonne wird dann die Klimaanlage des Kraftfahrzeugs
eingestellt. Um den Flächenwinkel und den Höhenwinkel messen zu können, weist die
Vorrichtung ebenfalls mehrere Sensorelemente auf. Eine Vorrichtung zur Messung des
Flächen- bzw. Höhenwinkels der Sonne relativ zu einem Kraftfahrzeug ist heute üblicherweise
auf der Oberseite des Instrumententräger bzw. des Armaturenbretts. Dieser Einbauort
der Vorrichtung ist aus Design-, Montage- und Verkabelungsgründen nicht optimal. Außerdem
ist nicht optimal, dass sowohl für den sogenannten Regen-Licht-Sensor als auch für
den sogenannten Sonnensensor eine Vielzahl von Sensorelementen benötigt wird.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art sofort zu bilden, dass mit ihr sowohl die Funktionen eines Regen-Licht-Sensors
als auch die Funktionen eines Sonnensensors erfüllt werden können.
VORTEILE DER ERFINDUNG
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug
zum Messen von Licht mit mehreren Sensorelementen ein oder zwei Sensorelemente zum
Ermitteln des Flächenwinkels einer Lichtquelle und ein Sensorelement zum Ermitteln
des Höhenwinkels der Lichtquelle aufweist.
[0006] Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es daher möglich, sowohl die Funktionen
des Regen-Licht-Sensors als auch die Funktionen des Sonnen-Licht-Sensors zu übernehmen.
[0007] Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eines der Sensorelemente sowohl zum
Messen des Lichts in der Umgebung als auch zum Ermitteln des Höhenwinkels der Lichtquelle
geeignet sein. Ebenso ist es möglich, dass eines der Sensorelemente sowohl zum Messen
des Lichtes in der Umgebung als auch zum Messen des Flächenwinkels geeignet ist. Ebenso
ist es denkbar, dass eines der Sensorelemente sowohl zum Messen des Lichts in der
Fahrtrichtung als auch zum Ermitteln des Höhenwinkels oder des Flächenwinkels geeignet
ist. Bei diesen weiteren Ausführungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung übernehmen
einzelne Sensorelemente sowohl Messungen, wie sie üblicherweise bei einem Regen-Licht-Sensor
vorgesehen sind, als auch Messungen, wie üblicherweise bei einem Sonnensensor vorgesehen
sind.
[0008] Gemäß der Erfindung kann die Vorrichtung ein Mittel zum Umschalten des Messbereichs
desjenigen Sensorelements aufweisen, dass für die Messung bzw. Ermittlung verschiedener
Größen geeignet ist. Während beispielsweise das Sensorelement für die Messung des
Lichts in der Umgebung eine Lichtempfindlichkeit von lediglich bis zu 100 Lux Lichtstärke
aufweisen muss, ist es für die Messung des Höhenwinkels der Lichtquelle notwendig,
dass das gleiche Sensorelement einen Messbereich von bis zu 100.000 Lux Lichtstärke
abdeckt.
[0009] Die Sensorelemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können zumindest teilweise
Fotodioden sein.
[0010] Jedem der Sensorelemente kann erfindungsgemäß eine optisches Element zugeordnet sein,
welches Teil der Vorrichtung ist.
[0011] Gemäß der Erfindung kann das optische Element, welches dem Sensorelement zugeordnet
ist, das sowohl zum Messen des Lichts in der Umgebung als auch zum Ermitteln des Höhenwinkels
vorgesehen ist, ein optisches Element aufweisen.
[0012] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt sein. Gemäß
der Erfindung kann dabei die Vorrichtung im Bereich des oberen Endes in der Mitte
einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs angebracht sein. Dieses entspricht einer
Anbringung im Bereich des Innenspiegels bei einem Kraftfahrzeug.
ZEICHNUNGEN
[0013] Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Anordnung von Sensorelementen auf einer Platine;
- Fig. 2
- eine Schnittdarstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Sensors,
- Fig. 3 bis 5
- perspektivische Darstellungen von Sensorelementen und den Sensorelementen zugeordneten
optischen Elementen,
- Fig. 6
- einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors und
- Fig. 7
- ein Blockschaltdiagramm eines erfindungsgemäßen Sensors.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
[0014] Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Messen von Licht
können vier Sensorelemente 1, 2, 3, 4 auf einer Platine 5 angeordnet sein, wie dies
in Fig. 1 vereinfacht dargestellt ist. Zwei erste nebeneinanderliegende Sensorelemente
1, 2 sind als Sensorelemente 1, 2 zum Ermitteln des Flächenwinkels einer Lichtquelle,
insbesondere der Sonne ausgestaltet. Ein zweites Sensorelement 3, welches in Reihe
zu einem vierten Sensorelement 4 neben den beiden ersten Sensorelementen 1, 2 zum
Ermitteln des Flächenwinkels einer Lichtquelle liegt, ist als Sensorelement 3 zum
Messen des Lichts in der Umgebung des Kraftfahrzeugs und gleichzeitig zum Ermitteln
des Höhenwinkels der Lichtquelle ausgestaltet. Das vierte Sensorelement 4 ist dagegen
als Sensorelement zum Messen des Lichts in der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgestaltet.
[0015] Die in Fig. 2 ausschnittsweise dargestellte Vorrichtung zum Messen von Licht weist
die vorgenannten vier Sensorelemente 1, 2, 3, 4 auf, die ebenso wie die Sensorelemente
der Vorrichtung gemäß Fig. 1 angeordnet sind. Im Folgenden werden gleiche Bezugszeichen
für die in ihrer Funktion gleichen Sensorelemente verwendet. Die Verwendung der gleichen
Bezugszeichen ist im übrigen nicht nur auf die Sensorelemente 1, 2, 3, 4 und die Fig.
1 und 2 beschränkt, sondern gilt gleichermaßen auch für andere Elemente und auch für
die Ausführungsbeispiele gemäß der nachfolgenden Fig. 3 bis 7.
[0016] Gegenüber der Darstellung in Fig. 1 ist in Fig. 2 zusätzlich oberhalb der Sensorelemente
1, 2, 3, 4 eine Optikplatte 9 dargestellt, in welcher optische Elemente 6, 7, 8 oberhalb
der Sensorelemente 1, 2, 3, 4 angebracht sind. Die optischen Elemente 6, 7, 8 bündeln
das einfallende Licht und leiten das Licht auf die den optischen Elementen 6, 7, 8
zugeordneten Sensorelementen 1, 2, 3, 4. Die Optiken sind so ausgestaltet, dass das
Licht aus der gewünschten Richtung zu dem zugeordneten Sensorelement geleitet wird.
Streulicht oder anderes störendes Licht wird durch die besondere Art der Gestaltung
der optischen Elemente ausgeblendet.
[0017] Beispiele für die besondere Art der Ausgestaltung von optischen Elementen sind in
den Fig. 3 bis 5 erkennbar. Es sind hier insbesondere die optischen Elemente für die
Sensorelemente 1, 2 zum Ermitteln des Flächenwinkels der Lichtquelle und des Sensorelements
3 zum Ermitteln des Höhenwinkels der Lichtquelle und zum Messen des Lichts in der
Umgebung dargestellt. Die beiden Sensorelemente 1, 2 zum Ermitteln des Flächenwinkels
der Lichtquelle weisen dabei ein gemeinsames optisches Element 8 auf, welches einen
quaderförmigen unteren und einen trichterförmigen oberen Abschnitt 8b hat. Der trichterförmige
obere Abschnitt 8b weist zwei gegenüberliegende plane Flächen 81 auf und zwei diese
planen Seitenflächen verbindenden facettiert gebogenen Seitenflächen 82 und 83 auf.
Das optische Element 8 wird durch eine plane obere Begrenzungsfläche 84 abgeschlossen.
[0018] Das optische Element 7, welches dem Sensorelement 3 zugeordnet ist, das sowohl zum
Messen des Lichts in der Umgebung als auch zum Ermitteln des Höhenwinkels ausgestaltet
ist, weist einen unteren Abschnitt auf, an den sich ein scheibenartig geformter Abschnitt
anschließt. Die obere Begrenzungsfläche des scheibenartig ausgebildeten Abschnitts
ist plan ausgebildet.
[0019] Bei dem in der Fig. 6 dargestellten Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Optikhalter 9 und die Platine 5 so miteinander
verbunden, dass sie ein Gehäuse bilden, welches die Sensorelemente 1, 2, 3, 4 einschließt.
Der Optikhalter 9 ist dazu seitlich heruntergezogen und umgreift die Platine 5. Die
Vorrichtung gemäß Fig. 6 weist ebenfalls vier Sensorelemente 1, 2, 3, 4 auf, von denen
ein Sensorelement 3 zum Ermitteln des Flächenwinkels der Lichtquelle, das Sensorelement
zum Ermitteln des Höhenwinkels und zum Messen des Lichts der Umgebung und das Sensorelement
4 zum Messen des Lichts in der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs dargestellt ist. Die
beiden letztgenannten Sensorelemente 3, 4, nämlich das Sensorelement zum kombinierten
Messen des Lichts in der Umgebung und zum Ermitteln des Höhenwinkels der Lichtquelle
und das Sensorelement 4 zum Messen des Lichts in der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs
weisen optische Elemente 6, 7 auf, die einstückig miteinander verbunden sind. Die
Strahlengänge sind jedoch so ausgestaltet, dass die einstückig miteinander verbundenen
optischen Elemente 6, 7 unabhängig voneinander Licht zu den zugeordneten Sensorelementen
3, 4 leiten.
[0020] Anhand des Blockschaltbilds in Fig. 7 ist eine mögliche Realisierung für eine erfindungsgemäße
Vorrichtung schematisch dargestellt. Den Sensorelementen 1, 2, 3, 4 sind Verstärker
14 zugeordnet, welche das von den vorzugsweise als Fotodioden ausgebildeten Sensorelementen
1, 2, 3, 4 gelieferte elektrische Signal auf ein gewünschtes Niveau verstärken. Die
Ausgänge der Verstärker 14 sind zu einem Wechselschalter 10 geleitet, der nacheinander
die Ausgänge der Verstärker 14 mit einem Analog-Digitalwandler 11 verbindet. Der Analog-Digitalwandler
wandelt das aktuell am Ausgang des Schalters 10 anliegende elektrische Signal in ein
digitales Muster um, welches von dem an dem Analog-Digitalwandler 11 angeschlossene
Mikroprozessor 12 verarbeitet werden kann. Der Mikroprozessor 12 ist mit einem Ausgang
an ein LIN-Netzwerk 13 angeschlossen, aus welchem die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gelieferten Messsignale abrufbar sind. Die Ausgänge der Verstärker 14 werden durch
den Schalter 10 so abgetastet, dass die von den Sensorelementen gemessenen Werte in
einer ausreichenden Auflösung in dem LIN-Netzwerk zur Weiteren Verwendung zur Verfügung
stehen, um beispielsweise eine Klimaanlage oder einen Scheibenwischer zu steuern.
[0021] In dem Mikroprozessor erfolgt darüber hinaus auch die Anpassung des von dem Sensorelement
3 zur Verfügung gestellten Sensorsignal. Das Sensorsignal, welches das Sensorelemente
3 liefert, kann, wie bereits ausgeführt, nämlich der Messwert des Lichts in der Umgebung
oder aber der Messwert des Höhenwinkels der Lichtquelle sein. Der Mikroprozessor ist
dabei so programmiert, dass er als Mittel zum Umschalten des Messbereichs des Sensorelementes
3 dient, so dass das Sensorelement 3 in der gewünschten Weise für die Messung des
Lichts in der Umgebung als auch zum Ermitteln des Höhenwinkels der Sonne geeignet
ist.
1. Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Messen von Licht mit mehreren Sensorelementen
(1, 2, 3, 4), wobei ein Sensorelement (4) zum Messen des Lichts in der Fahrtrichtung
des Kraftfahrzeugs und ein Sensorelement (3) zum Messen des Lichts in der Umgebung
des Kraftfahrzeugs geeignet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein oder zwei Sensorelemente (1, 2) zum Ermitteln des Flächenwinkels einer Lichtquelle
und ein Sensorelement (3) zum Ermitteln des Höhenwinkels der Lichtquelle geeignet
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Sensorelemente (3) sowohl zum Messen des Lichts in der Umgebung als auch
zum Ermitteln des Höhenwinkels der Lichtquelle geeignet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Sensorelemente sowohl zum Messen des Lichts in der Umgebung als auch zum
Ermitteln des Flächenwinkels geeignet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Sensorelemente sowohl zum Messen des Lichts in der Fahrtrichtung als auch
zum Ermitteln des Höhenwinkels oder des Flächenwinkels geeignet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Mittel zum Umschalten (11, 12) des Messbereichs des Sensorelements
aufweist, das für die Messung bzw. Ermittlung verschiedener Größen geeignet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente (1, 2, 3, 4) zumindest teilweise Fotodioden sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung optische Elemente (7, 8, 9) aufweist, die den Sensorelementen (1,
2, 3, 4) zugeordnet sind.
8. Kraftfahrzeug dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
9. Kraftfahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung vorzugsweise im Bereich des oberen Endes in der Mitte einer Fahrzeugscheibe
des Kraftfahrzeugs angebracht ist.